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陶瓷的崇高地位由来已久，比纸、塑料、玻璃和金属都要久远。故事起自人类把河床的黏土放入火中，发现黏土不只会变干，还会产生质变，从原来的湿湿软软变成坚硬的新物质，性质几乎跟石头一样。不仅坚硬、强韧，而且能塑形做成贮藏谷物和取水的容器。没有这些容器，农业和屯垦就不会出现，现有的人类文明也不可能发端。这些素朴的容器在一万年后得到了“陶器”的称号。
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然而，这些早期的陶器其实并不像石头，它们的质地脆弱且易碎，摸起来粗糙并容易渗漏，放在显微镜底下看，它们的表面都是小洞。陶瓦和土器是这些早期陶瓷的现代远亲，虽然非常好做，却还是脆弱得可怕。
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我自己有好几次把陶瓦锅（通常是度假时买的）放进烤箱里炖肉，结果一小时后却发现锅子裂了，肉汤渗了出来。其他地方我不敢说，但烤箱应该是陶瓷最自在的环境呀，毕竟它们就是在窑里制造的，但陶瓦锅还是一直表现欠佳。原因是汤汁会渗入细孔里，受热后变成气体把细孔炸成微小的裂缝，然后像小溪汇流成河一样，跟其他裂缝串联成大裂缝，最后在陶瓦锅表面裂开，不仅毁了锅子，也往往毁了那道菜。
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陶瓷不同于金属、塑料或玻璃，无法熔解和浇铸。但更正确的说法是，没有其他材质能承受陶瓷熔化时的高温。陶瓷的成分跟山峦及岩石一样，熔解后就成了岩浆或熔岩。但就算能取得熔岩并灌入铸模，也无法制造出强韧的陶瓷，至少绝对不是你认得的，或用来泡茶的那种。熔岩当然只会形成火山岩，充满孔洞与瑕疵，需要历经地底深处数百万年的高热与高压，才会转变成所谓的火成岩，建构起高山和丘陵。因此，想制造取代岩石的人造物就只有两条路：一条是利用化学反应，也就是水泥和混凝土造成的作用；另一条是像制作陶器一样，在窑里加热黏土，但不是把黏土熔化，而是利用结晶的一个特殊性质。
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黏土是矿物微粒和水的混合物。这些矿物微粒跟沙一样，是水和风侵蚀岩石的结果，基本上就是极细的结晶。黏土常常出现在河床里，因为山上的风化矿物质被冲刷到河水中，淤积在河床形成湿软的泥土。不同的矿物质组成，会形成不同的黏土。例如陶瓦的结晶通常包括石英、矾土和铁锈，因此才会呈红色。
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黏土受热时，水分会首先蒸发，让微粒结晶有如沙堡般堆栈在一起，并留下许多孔洞，孔洞是水分消失后留下的空隙。但高温会造成一个很特别的现象，就是结晶里的原子会跳到隔壁的结晶再跳回来。不过，有些结晶里的原子不会回到原位，于是结晶之间开始逐渐形成原子桥，最后有数十亿条原子桥生成，使得原本只是堆在一起的结晶群变成单一的连续体。
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原子会这么做的原因跟化学物质会进行反应的原因一样。结晶里各原子的所有电子，都会跟周边的电子形成稳定的化学键，也就是处于“填满”状态。但在结晶的边缘和表面会有一些“未填满”的电子找不到其他原子可以键结，这些电子就像松脱的零件。因此，结晶内的所有原子都想在结晶内部而非表面找到位置固定下来，也就是说结晶表面的原子很不稳定，一有机会就会想改变位置。
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加热会让群聚的小结晶产生变化，形成完整单一的物质
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结晶的温度不高时，原子通常没有足够的能量四处移动，突破限制。但只要温度够高，原子就会开始移动、重新组织，让被迫留在结晶表面的原子越少越好，结果就是结晶表面越来越小。这些原子重新塑造了结晶的形状，让结晶不断压缩紧实，消除其中的空隙，于是所有微粒结晶自然缓缓压合成完整单一的物质。这个过程一点也不神奇，但过程的结果却很神奇。
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这当然是理论。某些种类的黏土比较容易发生这个过程。陶瓦的优点在于取得方便，而且不必太高温就能发生重组，靠普通的大火或柴炉就行了。这表示制作陶瓦的技术门槛很低，于是人类开始用陶瓦大兴土木，修筑城镇。一般常见的砖头便是陶瓦的一种。然而陶瓦有一个大问题，它永远无法去除孔隙，永远无法完全密实。这对砖头来说没什么，因为它只需要相对坚固，而且一旦用水泥固定，就不会再受敲打，也不会反复受热与冷却。但对杯子或碗盘来说就是灾难了，因为这些器皿很薄，却又得承受烹调的严苛考验，结果是完全抵挡不住。只要轻轻一敲，陶瓦里的孔洞就会造成裂痕，一发不可收拾。
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东方的陶匠最先解决了陶器多孔和易碎的问题。首先，他们发现只要在土坯上覆盖一种特别的灰烬，这些灰烬就会在加热时变成玻璃态涂层附着在陶器表面，把土坯外层的孔洞都封住。改变釉粉的成分与上釉部位，就能为陶器上色和装饰。这不仅能让陶器防水，更开启了陶器装饰的新境界。现在很容易见到这种上釉土器，我家厨房里就有不少，像是厨房水槽周围的墙壁和流理台的瓷砖，它们让厨房容易清理又美观，当然浴室和厕所里也少不了瓷砖。使用花纹瓷砖铺设地板、墙壁甚至整栋楼房，是中东和阿拉伯建筑的特色。
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上釉能防止水分渗入，却仍无法解决瓷砖内部孔隙过多的问题，而这正是裂痕出现的原因。所以瓷砖还是相对脆弱，上釉的陶杯和陶碗也不例外。这个问题还是由中国人解决了，不过靠的是发明一种全新的陶瓷。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 中国人发明精致瓷器
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两千年前，东汉的陶匠想要改善自己做出的陶器，开始进行实验。他们不仅尝试各种不同的黏土，还自己调配黏土，加入各种河里黏土不会有的矿物质。其中一种矿物质就是白色的高岭土。为什么要加高岭土？没人知道。或许纯粹出于实验精神，也可能因为陶匠喜欢高岭土的颜色。
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他们显然试过各种混合，最后终于发现一种特殊配方，成分包括高岭土和一些其他矿物质，例如石英和长石，混合成一种白黏土，加热后会变成非常好看的白陶。这种陶并不比土器强韧，但和之前已知的黏土不同，只要把窑火加热到极高的1300℃，它就会发生奇怪的变化，成为外表如水的固体。这种白陶的表面近乎完全光滑，可以说是世上可见的最美的陶瓷，而且强度和硬度都远超其他陶瓷。由于强度极高，它可以制成极薄的杯碗，几乎和纸一样薄，却依然不容易产生裂痕。做出来的杯子近乎透明，相当细致。它就是瓷。
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瓷结合强韧、轻盈、优雅和无比光滑的特质，成为它最强有力的条件，很快就和皇室连上了关系，成为财富和高雅品位的象征。但瓷还有另外一层意义。由于造瓷需要丰富的知识与技术，要能找到适当的矿物比例并建造可以产生高温的陶窑，瓷成为技巧与艺术完美结合的象征。瓷很快便从中国的骄傲变成了中国的图腾，成为国力的展现。自此之后，中国历朝历代都会有自己的官窑。
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中国各朝努力制作精美绝伦的器皿和礼器来装点皇宫，以彰显自家陶艺。不过他们深知要让宾客真正惊艳，不仅得让宾客看见瓷的轻盈与透明，还要亲眼和亲手体会，而品茗正是最完美的机会。于是以瓷杯奉茶待客不仅成为精湛陶艺的展现，也是雅致的文化活动，最后更成为一种仪式。
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由于中国瓷器远优于其他陶器，使得中东和西方的商人一眼就晓得这些瓷器是多么有价值的商品。他们不仅引进瓷器，连品茶文化也一并引入中东和西方，使得瓷和品茶成为宣扬中国文化的代表，所到之处无不风靡。当时欧洲人还在使用木杯、锡杯、银器和陶杯，瓷器充分显现出中国在工艺技术上超出其他文明甚多。用上等瓷器招待客人品尝上等中国茶，立刻让你身价不凡。于是这个称为“白金”的精巧白瓷很快就成为庞大的生意。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544702]
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 中国引领风骚五百年
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由于瓷器贸易量太过惊人，许多欧洲人心想要是能自制瓷器，肯定能大赚一笔。然而，欧洲人始终不得其门而入。就算他们派人到中国刺探，瓷器制造依然是中国的不传之秘，令欧洲人妒羡不已。直到五百年后，一位名叫贝特格（Johann Friedrich Bottger）的人被萨克森国王拘禁，令他找出制造瓷器的方法，否则人头落地，欧洲才终于做出了像样的瓷器。